手机游戏画质看齐PC？联发科上硬件光追

　　近几年，随着手机图形处理器以及异构计算能力的逐年提升，手机游戏端游化的概念越来越多地被提起。手机配置越来越高，手机游戏画质有更多空间放飞自我，甚至开始向PC看齐，这也是会出现《原神》这种横跨手机、PC、主机多平台游戏的原因之一，其风靡全球的程度也从侧面说明了手机游戏端游化的趋势。当然，手游进步的同时，端游的画质也在提升。得益于光线追踪技术，《我的世界》、《赛博朋克2077》、《看门狗：军团》等PC、主机游戏营造的虚拟世界，除了游戏自身的可玩性，更为震撼的游戏画面为玩家带来更沉浸式的体验。
　　那有没有一种可能，让手机游戏也跑一个光追，获得能够媲美PC级别的游戏画质呢？
　　01、移动光追技术生态构建
　　如果你想到了，那厂商们显然也想到了。和PC不同的是，手机整合程度非常高，要实现手机游戏的光追，就必须从芯片底层入手，从近两年来看，芯片厂和手机厂商显然也是这么干的。三星在今年的GalaxyS22系列旗舰上，延续了双芯片方案，值得一提的是，在自家的Exynos2200芯片中内置的AMDRDNA2架构SamsungXclipseGPU，支持了光线追踪技术以及可变速率着色技术，可以有效提高游戏画面表现，并且保持稳定的帧率。三星用《PUBG：新世界》展示了部分真机实测效果，可以带来直观的画质提升，特别是在光影对比强烈的场景，效果更加明显。
　　国内厂商OPPO在去年的开发者大会上也展示过光线追踪的实机演示。OPPO的光追技术是基于VulkanAPI，联合Unity游戏引擎、VulkanAPI、游戏开发商、主流芯片厂商开发出的面向下一代移动光追硬件的技术，已在移动平台上实现了原型开发。其实在去年联发科天玑1200发布的时候，便宣布支持光线追踪技术，早在一年前，联发科已提前布局VulkanRayQuery技术方案，此后在天玑9000上还推出了移动端光线追踪SDK解决方案。今年1月，Vulkan1。3标准正式发布，支持VulkanRaytracingAPI，为内容开发者打造光追内容提供了硬件基础，也使得硬件厂商可以将新标准与技术方案能力进行整合，标志着移动GPU的光追技术加速普及，并覆盖更广泛的内容类型。与此同时，Arm最新的旗舰GPUImmortalisG715实现了移动端硬件级光追全面支持。由此可见，在软硬件方面，移动光追技术生态已构建起来。
　　02、硬件级移动光追的意义
　　目前实现光线追踪主要有两种方式：一个是光线追踪实时渲染，模仿真实光线的传播行为，相对的，由于需要实时计算光线反射，重复计算量大，对硬件性能有着非常高的要求；另一个是光栅渲染，查出画面中哪些像素需要渲染，然后用GPU按需要对像素渲染计算即可，在同一时间里只要计算一次，但涉及到算法和内存管理的问题更加复杂。实际上，早前《遇见逆水寒》、《天谕》等手游也以软件方式，直接使用GPU的通用计算单元来实现光追，不过要使手游真正用上光追，平台化才是最终归宿，现在PC上支持光追的游戏大多是两种渲染技术混合实现，相辅相成。这也是为什么移动端要实现光追，软硬件的协调如此重要。ImmortalisG715之所以引人注目，关键在于，它是业界首款支持移动硬件光线追踪的移动端GPU方案，它和MaliG715最大的区别是，增加了专门负责光追的管线，可像RTX那样通过硬件光追内核加速。一直与Arm紧密合作的联发科显然首先受益。最新一代的联发科旗舰芯片天玑9200的GPU此次就采用了ArmImmortalisG715方案，并将GPU规格提升到了MC11。与前代产品相比，它具备了2倍的浮点运算性能、3倍的三角形计数能力、2倍的FP16混合运算能力，以及2倍的AI运算能力。和天玑9000相比，天玑9200的GPU性能提升了32，GPU巨大的提升是移动光追的底层基础，很显然联发科与Arm对提升未来手机游戏的画质达成了某种共识。
　　在天玑9200的发布会现场，腾讯旗下的魔方工作室展示了他们在手游《暗区突围》里，基于天玑9200实现的移动端硬件光追的效果。可以看到，目前手机上的硬件光追已经能够实现包括更真实的软阴影、接近PC级的镜面反射，以及复杂的追踪折射处理。
　　所以将光追的功能引到智能手机上，是可以让游戏画面更为震撼、逼真和写实，要称得上顶级移动平台，软硬件的移动光追能力必然是评判的关键。
　　03、距离落地还有多远
　　但是手机和PC不一样，前者有非常严苛的功耗约束，即便搭载一颗性能强劲的旗舰芯片，也不一定敢让其火力全开，自然也不可能近乎随心所欲地调整功率，而且受限于手机空间大小，像PC那样安排散热也不太现实。在以前，《王者荣耀》、《崩坏3》、《原神》渲染画质是可以达到1080P，甚至1080P，但是今天部分手机为了平衡功耗和发热，游戏渲染分辨率恐怕只有720P。所以，降低功耗和发热，必然是移动光追绕不过的问题。
　　值得注意的是，在最基础的能效表现上，从SoC的封装阶段开始，天玑9200就使用了特别为增强散热性能而来的新设计。它与新制程、新架构协同后，一方面可以让天玑9200在《王者荣耀》这样的流行手游中，实现长达1小时的持续满帧体验。另一方面，在重负载游戏场景下对比天玑9000，也有着1520的能耗降低。联发科官方数据还提到，天玑9200的GPU性能较上一代提升32同时，功耗降低了41，实际游戏最多可以减少56功耗。
　　另外，ImmortalisG715还支持了VRS（可变速率渲染技术）。在适配了这一技术的游戏中，同一帧画面里的不同部位，会根据远近、玩家的关注度等因素，采取不同的渲染精度。这样一来，就能在不对游戏画面效果造成显著影响的前提下，为GPU减负，甚至能够起到提升10FPS的效果。
　　显然，在智能手机SoC性能不断提升时，能效已成为了事关用户体验的焦点问题。在积极推动光追落地的同时，联发科提出的移动GPU增效方案，让人看到了尽快实现手机光追商业化应用的可能。联发科移动GPU增效方案，是一个金字塔式的方案布局。从芯片性能提升、软件和API生态（64位、Vulkan）、系统调优、自适应调度再到GPU增效算法，层层递进，从而有效地为CPU、GPU降低负载，减少功耗、控制发热，最终提升用户的使用体验。
　　随着手机处理器性能越来越强，光追或许会像曾经的高刷新率一样，逐步成为手机上的标配。但如果要这一天尽快到来，足够全面的技术考虑和布局才能真正意义上推动手机光追的落地，深入解析此次联发科天玑9200、其GPU增效方案以及构建光追生态的种种铺垫，我们应该可以确定，让普通用户在手机端上感受光追带来的新奇游戏体验确实已经不远了。